Elektromagnētiskie traucējumi
Vienkārši sakot, elektromagnētiskie traucējumi (EMI) ir elektromagnētisko lauku (piemēram, radiofrekvenču) ietekme uz jutīgām elektroniskām iekārtām un sistēmām. Tas izplatās pārsteidzoši plašā teritorijā un var radīt nopietnus bojājumus jūsu sistēmai. Par laimi, šai problēmai ir divi iespējamie risinājumi: filtrēšana un ekranēšana.
EMI filtrēšana un ekranēšana ir divas dažādas metodes, ko izmanto, lai risinātu EMI problēmu elektroniskajās ierīcēs vai sistēmās. Izmantojot elektroniskās sistēmas, pastāv bažas par izstarotās un vadītās jutības, kā arī izstarotās un vadītās emisijas, kas ir sistēmas radītais EMI troksnis.
Bet kāda starpība?
Filtrēšana
Īsa EMI, EMC un aizsardzības vajadzību vēsture
20. gadsimta 30. gados, kad radioaparāti visā pasaulē ātri kļuva par mājsaimniecības vajadzību, lietotāji sāka pamanīt dīvaino frekvenču ietekmi uz citām elektroniskām un elektriskām iekārtām. Šī parādība, kas pazīstama kā "elektromagnētiskie traucējumi", skaidri parādīja, ka ir nepieciešams veids, kā aizsargāt aprīkojumu no kļūdainiem radio signāliem.
Šo problēmu risinājums radās 1933. gadā, kad Starptautiskās elektrotehniskās komisijas (IEC) Starptautiskā īpašā radiotraucējumu komiteja (CISPR) Parīzē izdeva agrākos ieteikumus EMI samazināšanai. Emisijas ierobežojumi rodas, ja sistēmas ir savstarpēji savienotas, lai nodrošinātu, ka vienā sistēmā radītais troksnis netraucē citas sistēmas darbību.
Nepieciešamība pēc visaptverošākām EMI filtrēšanas un ekranēšanas metodēm un aprīkojuma aizsardzības lietojumiem tika atzīta jau 1967. gadā, kad lidmašīnas bāzes kuģis USS Forrestal, kas tika dislocēts Tonkinas līcī ASV spēku atbalstam Vjetnamā, cieta katastrofālā ugunsgrēkā, kad elektroniskā ierīce anomālija iedarbināja Zuni raķeti. Tas izraisīja 134 nāves gadījumus un gandrīz 200 ievainojumus. Vēlāk tika noskaidrots, ka negadījuma galvenais cēlonis bija nepareizi uzstādīts ekranētais kabeļa savienotājs un vairāki elektromagnētiskie lauki pilotu kabīnē, kas izraisīja raķetes aizdegšanos un netālu esošās lidmašīnas degvielas tvertnes aizdegšanos.
Vēlāk, kad 90. gados mobilie tālruņi un citas pārnēsājamas elektroniskas ierīces kļuva arvien izplatītākas, vairākas aviokompānijas saprata, ka signāli no šīm un citām ierīcēm var traucēt aviācijas elektronikai, tādējādi apgrūtinot lidmašīnu drošu lidojumu vai navigācijas iespējas. Militārie vadītāji ir atklājuši, ka elektromagnētiskie traucējumi, neatkarīgi no tā, vai tie ir dabiski vai cilvēka radīti, var nopietni traucēt globālās pozicionēšanas sistēmas (GNSS) tehnoloģiju, padarot bezpilota lidaparātus nespējīgus droši lidot. GNSS traucējumi un EMI, ko izraisa militāras darbības, ir ievērojama problēma civilās aviācijas lidojumu drošībā, kas turpinās līdz pat šai dienai.
Pēc radio traucējumiem tika atpazīti daudzi citi EMI veidi, tostarp mikroviļņu, infrasarkanais, gamma un rentgena starojums, no kuriem katru var novērst, izmantojot dažādas metodes un aprīkojumu. CISPR ieteikumi ir mūsdienu starptautiskā standarta pamatā. EMI novēršana un definējiet, kā elektroniskās iekārtas var pastāvēt līdzās, netraucējot veiktspēju. To sauc par elektromagnētisko saderību.
Elektromagnētiskā saderība (EMC) nosaka pieļaujamo elektrisko un elektronisko iekārtu darbības spēju, ja tās ir pakļautas ārējiem elektromagnētiskiem avotiem un ierobežo iekšēji radīto nevēlamo elektromagnētisko enerģiju.
EMC sastāv no trim aspektiem: iekārtas radītā elektromagnētisko traucējumu starojuma ierobežošana, iekārtas jutība pret ārējiem elektromagnētisko traucējumu avotiem un iekārtas imunitāte, darbojoties noteiktā vidē.
Dažādi elektromagnētisko traucējumu veidi
EMI parasti var iedalīt četros veidos, pamatojoties uz sākotnējā signāla avotu vai joslas platumu. Šaurjoslas EMI ģenerē mobilo tālruņu, radio vai TV pārraides, savukārt platjoslas EMI ir plašāks radio spektrs, un to rada netīšs starojums no signāla avotiem, piemēram, elektropārvades līnijām. Atkarībā no starojuma avota EMI var klasificēt kā tīšu, netīšu, starpsistēmu vai sistēmu iekšienē:
Netīšas vai "nefunkcionālas" EMI ģenerē netīšas iekārtas, piemēram, metināšanas iekārtas, līdzstrāvas motori, datori un elektropārvades līnijas.
-Tīši EMI (IEMI) ir EMI, ko izstaro īpaši izstrādāts aprīkojums, bieži vien kā daļa no elektroniskām kara sistēmām, piemēram, elektroniskajiem pretpasākumiem un elektromagnētiskā impulsa (EMP) ieročiem.
-Starpsistēmu EMI ir traucējumi, kas rodas starp diviem sistēmas vai ierīces komponentiem, savukārt starpsistēmu EMI notiek starp divām vai vairākām neatkarīgām sistēmām.
Dažādi EMI veidi
Kas ir EMI filtrēšana?
EMI filtrēšana ir svarīgs apsvērums elektronisko iekārtu projektēšanā un ražošanā, lai nodrošinātu uzticamu darbību un atbilstību elektromagnētiskās saderības (EMC) noteikumiem.
EMI filtrēšana ir elektromagnētisko signālu radīto traucējumu samazināšanas vai novēršanas process elektroniskā ierīcē vai sistēmā. Tas ir paņēmiens, ko izmanto nevēlamu elektromagnētisko signālu (trokšņu) filtrēšanai, kas var traucēt elektronisko iekārtu darbību vai izraisīt elektromagnētiskos traucējumus.
EMI filtri parasti tiek novietoti ierīces ieejā vai izvadē, un tos var uzstādīt uz paneļa vai PCB. Tie sastāv no pasīvu komponentu, piemēram, kondensatoru, induktoru un rezistoru, kombinācijas, kas paredzētas EMI vājināšanai vai nomākšanai noteiktā frekvenču diapazonā. Tos parasti izmanto elektroniskajās iekārtās, piemēram, barošanas avotos, audio iekārtās, datorsistēmās un citās elektroniskajās iekārtās ar augstu uzticamības un EMC prasībām.
EMI filtri parasti ir zemas frekvences filtri, kas ļauj iziet cauri zemas frekvences signāliem, vienlaikus bloķējot augstfrekvences signālus vai "troksni". Kondensatori bloķē noteiktas frekvences, vienlaikus ļaujot pāriet citām. Kondensatori izlādējas iezemētā plaknē, tādējādi samazinot augstfrekvences signālus. Induktori darbojas atšķirīgi; tie absorbē augstfrekvences enerģiju un pārvērš to siltumā, tādējādi nomācot augstfrekvences troksni. Pielāgotus filtrus var "noregulēt", lai tie atbilstu īpašām frekvences prasībām, "pielāgojot" kondensatoru un induktoru kombināciju.
EMI filtrus var iedalīt divos veidos: diferenciālā režīma filtri un kopējā režīma filtri. Diferenciālā režīma filtri mazina traucējumus, kas rodas starp divām signāla līnijām, savukārt kopējā režīma filtri samazina traucējumus, kas rodas starp signāla līniju un zemi.
Kas ir EMI ekranēšana?
EMI ekranēšana ir elektronisko ierīču vai sistēmu izstarotā elektromagnētiskā starojuma samazināšanas process un novērš ārējo elektromagnētisko signālu traucējumus šo ierīču darbībā. EMI ekranēšana ir nepieciešama, jo elektromagnētiskais starojums var traucēt citu elektronisko ierīču darbību un izraisīt darbības traucējumus vai kļūdas. .EMI ekranēšana ietver vadošu materiālu, piemēram, vara vai alumīnija, izmantošanu, lai bloķētu vai vājinātu elektromagnētisko signālu iekļūšanu ierīcē vai iziešanu no tās.
EMI ekranēšanu var veikt, novietojot vadošu ekranējumu (sauktu par Faradeja būru) ap ierīci vai pārklājot ierīci ar vadošu materiālu. Vadošais ekranējums vai pārklājums rada barjeru, kas neļauj elektromagnētiskajiem signāliem iekļūt iekārtā vai izkļūt no tā, tādējādi samazinot elektromagnētisko traucējumu risku.EMI ekranējumu var pielietot elektroniskām sastāvdaļām, shēmas platēm, kabeļiem vai pat veselām elektroniskām ierīcēm vai sistēmām.
Filtrēšana pret ekranēšanu
Izvēle starp filtrēšanu un ekranēšanu ir atkarīga no dažādiem faktoriem, piemēram, ierīces jutīguma un ģenerējamā EMI daudzuma. Izvēloties labāko EMI risinājumu, ir nozīme arī vadītspējai, izmēram un izmaksām.
Ekranēšana izmanto visaptverošu pieeju EMI pārvaldībai, savukārt filtri ir paredzēti noteiktām EMI jomām. Ekranēšana atspoguļo ienākošo enerģiju, vienlaikus radot zināmu absorbciju. Šī enerģija tiek pārvērsta siltumā, un tāpēc tai ir nepieciešama noteikta veida siltuma pārvaldība. Turklāt ekranēšanai izmantotā materiāla kvalitāte ietekmē ne tikai jaudu, bet arī sistēmas svaru, proti, biezāks ekranējums ir efektīvāks, bet arī smagāks. Kamēr ekranēšana atspoguļo un nomāc EMI, filtri novērš EMI, pievēršoties neaizsargātajiem sistēmas punktiem, kas rada vislielākos traucējumus. Rezultātā filtrus var pielāgot, lai tie atbilstu īpašām vajadzībām.
